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历史的回顾和展望(Historical Retrospect and Prospect)
来源: | 作者:薛广波 | 发布时间: 2021-01-22 | 1159 次浏览 | 分享到:

世界的进化,人类的发展,都和微生物有密切的关系。在庞大的微生物大军中,有些是对人有益的,微生物的利用促进了人类社会文明的发展。有些则是有害的,它们或者可致人、畜或植物生病,或者使人类的生产生活物资发生腐败,造成经济损失。人类要生存,就必须消灭这些微生物。人类和环境中致病的和有害的微生物作斗争的历史,构成了灭菌、消毒、防腐、保藏的发展史,亦即消毒学发展史。  

一、消毒学的形成

纵观消毒学发展史,我们可以把这一学科的形成过程划分为三个阶段:经验阶段、应用阶段和成熟阶段。

据我国文献记载,早在公元前十七世纪初的殷商时期,我们的祖先已懂得饮用煮沸的水以防病。公元533 年北魏贾恩勰的《齐民要术》中已有用茱萸消毒井水的记载。在十六世纪明代李时珍的《本草纲目》中,曾述及采用蒸气消毒病人的衣服,以防止疾病的传播。在清代的医学著作中,也有类似的记载。在国外,Mose早在3400多年前就作了火焰灭菌的记述,Susrula2600多年前就提出用经煮沸的水清洗创伤部位和医生的手,以防止伤口腐烂。公元前322年前后,古希腊学者亚里斯多德向亚历山大大帝建议,让士兵饮用开水、掩埋粪便以防病。至1485年,威尼斯采用食醋熏蒸消毒信封。1804年,Appert发现密封在容器中的食物,煮沸加热处理后就不再腐败,可以长期保存。这些措施,都是从经验得来的,并没有消毒的理论指导,因此,后人把19世纪中期以前先人采用的消毒措施称为经验措施,这一阶段在消毒学的发展上称为经验阶段

至十九世纪中期,微生物学和流行病学的发展促进了消毒学理论和实践的发展,在医学领域内,比较多的采用了消毒措施。1837Schwan证明,腐败作用是由生物学原因引起的, 指出加热可以杀灭这种生物, 这种观点就是今天我们所说的消毒。1840年,Henle研究了微生物致病的条件,认为引起疾病的微生物──病毒,不仅是有机体,而且是有生命的活体,可以在人体内寄生。在此期间,Wells18711897)针对“感染性病芽”采取杀灭措施,取得了满意的效果,他要求在开刀之前,严格消毒手术者的手和手术器械,由此而使卵巢切除手术后的病死率显著降低。18571880年进行的 1000例卵巢切除术,由于采取了消毒措施,使这种术后死亡很高的疾病的病死率降低到只有4%。1847年前后,维也纳大学医院的Semmelweis注意到,在产科病房,医学生实习时由于发生产褥热而导致产妇死亡率高达9.92%,而助产士实习时死亡率仅3.3%,调查原因之后他认为,医学实习生参加尸体解剖, 手上带有病菌,通过实习生的手传播引起了产褥热。故而他提出要求,医生检查产妇之前,必须事先用漂白粉洗手,并且要求器械、敷料等都必须事先消毒。这些措施使产褥热的发生率大大下降,产妇死亡率也大大降低。1865年,Lister为了防止手术后感染,采用了石碳酸消毒,从而大大降低了复杂性骨折的病死率。Lister认为,创伤化脓的原因是由于侵入了“病芽”所致,他用2.5%石碳酸消洗创伤和医生洗手,并用5%石碳酸溶液消毒器械,并用5%石碳酸喷雾杀灭手术室空气中的浮游菌。Lister 为外科防腐开辟了道路。1854年,Schroeder等发现,用棉塞子过滤煮沸后的水,可使其中无微生物。同期Pasteur发现,煮沸可以破坏细菌,他认为, 医院中任何地方都有病菌,不仅手术器械和医生的手要消毒,而且还要警惕大气中的浮游病原体,用事先杀过菌的水拭洗物体表面,能达到一定程度的净化。Koch氏在其《创伤感染原因的研究》和《病原微生物研究》中,不仅阐述了各种细菌的形态和生物学特征,而且也介绍了无菌方法,所以,KochPasture的功绩不仅在于他们奠定了近代细菌学的基础,而且也对消毒灭菌的方法和理论作出了重大贡献。在外科防腐上,Fred Kilmer 也作出了杰出贡献,1887年他发表了“现代外科敷料”论文,1888年出版《现代外科抗菌伤口处理方法》一书,不仅传播了Lister的思想,而且对外科抗菌作了进一步的阐述。1897年,Johnson and Johnson 公司出版了《科学地灭菌》一书,阐述了无菌技术的应用。从十九世纪中叶到二十世纪中期,消毒灭菌技术有了突飞猛进的发展,表现在对热力消毒和灭菌的深入研究。过滤除菌技术的应用和一些化学消毒剂,例如漂白粉、碳酸、升汞、甲醛的发现。大量消毒方法的应用使消毒学从经验阶段进入了应用阶段

进入二十世纪50年代以后,消毒学逐步具备了成为一个独立学科的条件。这主要表现在:有了总结消毒学的理论、技术和研究方法的专著;有了消毒学的专业杂志;有了自己的专业队伍;有大量技术人员从事消毒学研究和实际工作;产生了良好的社会效益,并得到了社会的公认;出版了消毒、灭菌、防腐和保藏方面的专著和杂志。从而使消毒学进入了成熟阶段

我国的消毒学形成于二十世纪80年代。1984年,军事医学科学院刘育京研究员等创办了我国第一家消毒学杂志-《消毒与灭菌》(后改为《中国消毒学杂志》),1986年,第二军医大学薛广波教授主编出版了我国第一部消毒学专著《实用消毒学》,1985年,中国预防医学科学院受卫生部的委托召开了“国际消毒学术会议”,此后在卫生部的领导下,组织和发展了我国消毒队伍,王有森副院长在组织我国消毒学队伍方面起了重要作用。1992年,我国在学科分类上,将消毒学列为预防医学中的一个独立的二级学科。消毒学形成之后,不仅在医学消毒方面发展很快,而又出现了一些新的分支,例如,工业消毒灭菌,农业消毒灭菌、消毒工程学、消毒管理学、兽医消毒学等。目前,几乎一切存在微生物危害的领域,都存在消毒学的问题。特别是一次非典型肺炎的流行,使消毒人人重视、家喻户晓。

二、物理消毒发展史

在物理方法中,最早被用于消毒灭菌的是热,至今已有3000多年的历史。1765年,Spallan-zani观察了煮沸消毒时间,发现煮沸2min,不能杀灭水中的所有细菌,煮沸1h,可把密封在瓶中液体内的微生物全部杀死。1876年,Cohn对枯草杆菌芽胞的耐热性进行了研究,观察了108 ℃和120℃加热的杀灭效果。同年,Tyndall发明了间隔灭菌法,即利用芽胞菌发芽后耐热力下降的特点,间隔一定时间加热一次,使芽胞发芽,成为繁殖体而将其杀死。1880,Chamberland研制成了高压灭菌器,次年,Koch对湿热和干热的杀菌作用进行了比较,发现细菌的耐热性在有水蒸汽和无水蒸汽存在时差别很大。1881年以后,开始了对水蒸汽饱和和不饱和时杀菌效果的研究,结果发现,当消毒柜室内残留空气时,可以延缓温度上升,并形成不饱和蒸汽,使柜室内的温度分布不均匀而延长灭菌时间,1888Kinyoun提出,在通入热蒸汽之前,先抽出消毒柜室内和待消毒物品的空气,使其接近于真空,将提高灭菌效果,这就是后来制备预真空灭菌器的理论基础。1897年,Kinyoun研制了夹层高压蒸汽灭菌器,用热蒸汽充满夹层而保持温度,加上将消毒柜内预真空,既提高了灭菌效果,又使灭菌层的物品易于干燥。1915年,Underwood利用重力清除空气的原理,设想在高压灭菌器上安装排气管,热蒸汽进入高压灭菌器后,热被待灭菌物品所吸收,蒸汽的比重随温度下降而增加,当饱和蒸汽通过柜室上部时,温度低的蒸汽因比重关系而移至柜室下部,若在柜室下部开个孔,将冷的空气、较重的蒸汽或水引出,则有利于饱和蒸汽的流通。这就是下排汽式高压蒸汽灭菌器的原理。

1939年,Vallery-Radot建立了干热灭菌法,提出,干热灭菌应不低于150℃,作用时间不少于30min,他还研究了160℃、180℃和200℃时干热灭菌所需要的时间。

热力灭菌的发展是缓慢的,进入二十世纪50年代以来,除了对消毒方法和热消毒器进行改进之外,主要是对热力消毒的动力学,影响因素和主动地控制方面进行研究。1957年,MurrdellScott提出,在热力灭菌中,微生物的死亡率是水的活性(aw)或平衡相对湿度(ERH)的函数,这为建立一系列热灭菌数学模型奠定了基础。1973年以后,美国的Pfluhg致力于热灭菌动力学研究,在热力灭菌的理论和方法的改进上作出了重要贡献,从而于1985年获得了国际Kilmer奖。

紫外线是Ritter1801年发现的,1877DownesBlunt 进行了用紫外线杀灭枯草芽胞杆菌的试验,证明了紫外线具有杀菌作用。1929年,Gatse发现,不同波长的紫外线对微生物的杀灭作用不同,杀菌作用光谱平行于核酸对紫外线的吸收光谱,提出了紫外线的杀菌机理。在此后的研究中,制备了人工紫外线光源,并将其应用于医学消毒和灭菌中,自从二十世纪六十年代以来,紫外线在消毒中的应用进一步普及,不仅用于表面消毒也广泛用于空气消毒,近年来在饮水消毒和污水处理中也有应用,所应用的紫外光源已从低压汞蒸气灯,发展到了高压汞灯,金属卤化物灯、冷阴极灯和高强度的H型灯,并且也研制了高臭氧和低臭氧的紫外线灯。进入二十世纪70年代以来,一些研究者对紫外线的杀菌机理,消毒动力学等方面进行了研究,目前对紫外线消毒已经有了比较清楚的了解。

电离辐射灭菌是一种自二十世纪50年代才发展起来的新的消毒方法。在二十世纪40年代未期,美国Johnson and Johnson公司的一个分厂──爱斯康(Ethicon),开始研究用辐射线消毒。至1956年发明了一种使用Vabn de greaf 辐射源消毒外科缝线的方法,1961年,Johnson公司在英国建立了第一座钴60消毒设备,此后又在北美、南美、澳大利亚和欧州设立了钴60辐射源,用于灭菌。此后,电离辐射灭菌逐步发展起来,这种灭菌技术在不久的将来,将会成为工业产品灭菌的主要方法。过滤除菌也是一项比较新的物理消毒灭菌技术,大约仅有100多年的历史。1884年,法国人Chanberland首先发明了由瓷土和白陶土烧结成的滤器,其孔径大小为1.31.7μm。此后,德国人Carl nortmeyer1891年发明了硅藻土滤器,这些滤器当时主要用于细菌学研究,亦用作除去液体中的细菌。至本世纪初,又出现了石棉滤器和烧结玻璃滤器。它们也都有不同孔径的型号。1918年,Zeigmondy Bachmann研制成功纤维素薄膜滤器。至二十世纪60年代以后,这种滤器得以推广。近年来,过滤除菌技术的一个重要发展是对空气的层流除菌,在国外已广泛应用于医院手术室、烧伤病房、工厂无菌净化车间和微生物实验室。同时,在水的消毒处理上,过滤技术也逐步发展起来。

微波和超声波在消毒上的应用只有2070年的历史,至今对其了解仍不充分。自二十世纪60年代以来,对微波的生物学活性,影响因素及无菌应用进行了研究,目前已在某些方面应用,由于微波炉价格较贵,且一次消毒物品的量比较小,故尽管它的灭菌效果是可靠的,至今应用仍不普遍。超声波由于杀菌作用不强,在消毒上应用也不多。 

等离子灭菌是近来发展的新技术,1989Nelson报告了氧等离子体对微生物的杀灭作用,此后国外有几份关于等离子体灭菌的报告。近来美国和中国的企业先后推出了一种“过氧化氢等离子体灭菌器”。周密等(2006)正在编制我国等离子体灭菌技术标准。

近年来,高压脉冲电场杀菌技术、超高压杀菌技术、脉冲强光杀菌技术已在消毒灭菌上应用。这些新的技术在不久的将来将会受到重视。

三、化学消毒发展史

早在公元前1200年,希腊的Mykene文化时期,就采用燃烧硫磺薰蒸净化空气,当时人们掌握的化学物质不多,能想到用这种方法净化空气是相当了不起的。在古希腊和埃及已懂得用肥皂和洗涤剂。石碳酸的合成比较早,1860年,Kuchenmeister将其用作消毒剂。1820年,漂白粉问世,被用作感染创伤的治疗和饮水消毒。1839年,研制出了碘酊,至美国南北战争之后,其消毒效果才被人们认识。此后对碘类消毒剂的研究不断发展,二十世纪50年代研制出碘伏,目前碘伏已成为应用广泛的皮肤消毒剂。甲醛作为一种消毒剂应用开始于1892年。1894Potterin研究了不同湿度下,不同浓度甲醛气体对干燥在布片上的枯草杆菌芽胞的杀灭作用,为甲醛的应用提供了极有价值的资料。19061907年,Perdri 测定了不同温度下甲醛的蒸汽压和用甲醛气体杀灭芽胞所需的时间。1939年,Nordgren 评价了前人的工作,并用更科学的方法研究了多种因素对甲醛消毒效果的影响,同时还测定了甲醛对70 多种微生物的杀灭作用, 后人对Nordgren的工作给予了高度的评价。二十世纪30年代甲醛的应用,在消毒学发展史建立了一个里程碑,甲醛被誉为第一代化学消毒剂。醇类消毒也是发现比较早的一类化学消毒剂。1904年,WIRGIN指出甲、乙、丙、丁、戊醇有杀菌作用。Tilley等(1926年)观察到,醇类的杀菌作用从甲醇到辛醇逐渐增加。此后的一些研究,证明了醇用作消毒剂的使用浓度和影响因素。1949年,美国的Phillps.KayeSmith等人研究了多种化合物的杀菌作用, 发现了环氧乙烷,并且研究了其灭菌条件及影响因素。环氧乙烷被誉为第二代化学消毒剂。1954年,Davies研制成洗必泰,它虽然是一种低效消毒剂,但其消毒效果已被公认。1962年,美国的Pepper筛选了醛类化合物,发现戊二醛一经碱化便有良好的杀芽胞作用,此后,一些学者研究了戊二醛的应用条件,杀菌作用及影响因素。这种消毒剂在二十世纪70年代以来广泛应用于医学灭菌,被称为冷灭菌剂,并被称为第三代化学灭菌剂。

在化学消毒剂的研究方面,二十世纪60年代以前,主要使用酚类、醇类、碘类消毒剂。二十世纪60年代初期,一种季铵盐表面活性消毒剂-新洁尔灭问世,并很快被广泛采用。后来发现,新洁尔灭是一种低效消毒剂,许多微生物不能杀灭。在寻找新消毒剂的过程中发现,过氧乙酸是一种高效消毒剂,有很好的应用价值。因此,二十世纪90年代主要使用过氧乙酸。但是,由于过氧乙酸的强腐蚀性和高度不稳定性,又很快被一种含氯消毒剂-二氯异氰脲酸钠所代替。自二十世纪90年代以来,二氯异氰脲酸钠和其他含氯消毒剂在我国成了主流消毒剂。但是,含氯消毒剂具有强烈的刺激性气味、较大的毒性和环境污染、对金属的腐蚀性等,难以继续广泛大量使用。二十世纪90年代初,二氧化氯进入我国,这种高效广谱消毒剂逐步受到重视。和氯相比,二氧化氯具有毒性小,环境污染少等优点。2002年,薛广波、陈荣风等全面研究了一种含溴消毒剂-二溴二甲基乙内酰尿(二溴海因)的杀菌作用、杀菌机理、影像因素和应用,发现二溴海因是一种性能温和的高效消毒剂。具有杀菌谱广,可杀灭包括细菌芽孢在内的各种微生物,刺激性气味为弱、消毒后分解为氮气和二氧化碳,对环境无污染,对金属腐蚀性小,稳定性好等优点。这种消毒剂有可能成为今后广泛应用的新一代高效消毒剂。当前看来,二氧化氯和二溴海因具有广泛的发展前景。2007年,一种新的释放活性氧的消毒剂——过硫酸氢钾,开始用于饮水消毒,取得满意的消毒效果。

四、展望

社会的进步,生产力的发展,带来了人民生活水平的提高,对卫生工作也提出了更高的要求,这就促进了医学模式的转变。医学研究的重点,也在从临床医学向预防医学转移。作为临床医学中的一个学科的消毒学,也越来越受到人们的重视。1985年,美国Johnson公司总裁Clar 先生在谈到第六次国际消毒会议时说:“我想不出另一个议题对世界人民的健康和幸福有更直接的影响。”可见对消毒工作的评价是何等的高。

在国际上,自1970年以来,已经召开了多次国际消毒会议,其中两次在奥地利,两次在美国,第五次在澳大利亚,第六次在我国北京,第七次在莫期科,以后在其他国家相继召开。由Johnson and Johnson公司资助的这些会议, 使各国从事环境微生物控制和消毒灭菌工作的专家们交流了经验,促进了学术发展。许多国家成立了消毒灭菌的学会或专业组织。1990年,国际标准化组织(ISO)成立了卫生保健用品灭菌技术委员会(Sterilization of health care products)ISC/TC198组织,负责申定国际上消毒灭菌器械和技术标准的组织和审定。

在我国,解放后,在预防为主的卫生方针指引下,各级政府对消毒工作也给以了一定的关注,在省、市级防疫站,大多有专业消毒人员。自1985年在北京召开第六次国际消毒学术会议之后,我国的消毒工作有了突飞猛进的发展。1987年,国家卫生部成立了消毒专家委员会,这个委员会作为卫生部消毒工作的最高参谋组织,在我国消毒工作的组织和消毒学术的发展上起了很大作用。1988年,我国成立了消毒学会,召开了多次消毒学术会议。1987年,我国发布了“消毒管理办法”,次年又发布了“消毒技术规范”。1992年我国正式成立了与国际ISO/TC198 组织对应的全国消毒设备与技术标准化技术委员会。我国是ISC/TC198 组织中有投票权的P级成员国,这一组织的建立必将密切我国和国际消毒界的关系。2004年,上海市率先成立了我国第一个消毒行业协会--上海市消毒品协会,并且建立了我国第一个 “中国消毒信息网”,出版了我国第一份消毒学报纸《消毒信息报》,在我国消毒行业的发展上,发挥了重要作用,协会受到政府和业界人士的高度重视。三年来,协会在规范消毒行业、编制行业标准和组织国内外学术交流等方面发挥了重要作用。

可以预见,在今后强调预防为主,以预防医学为重点的发展模式中,消毒学和消毒行业也必然得到更快的发展,它将为人类的健康事业作出更大的贡献。

    
  
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